手機(jī)等普通智能設(shè)備進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集的精度及前景淺析

熊秋榮

摘要：手機(jī)等普通智能設(shè)備對(duì)于測(cè)繪行業(yè)外業(yè)數(shù)據(jù)采集者而言已經(jīng)非常普遍，充分利用這些智能設(shè)備輔助進(jìn)行數(shù)據(jù)采集具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)，本文對(duì)利用其進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)的精度及前景做了有益的探索。

關(guān)鍵詞：智能設(shè)備;數(shù)據(jù)采集;精度;前景

數(shù)據(jù)顯示，截至2019年6月底，地理信息產(chǎn)業(yè)從業(yè)單位數(shù)量超過10.4萬(wàn)家，產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員數(shù)量超過134萬(wàn)，其中測(cè)繪單位從業(yè)人員超過48萬(wàn)人。隨著手機(jī)等智能設(shè)備的不斷普及，測(cè)繪人員基本上是“人手一機(jī)”，如果能將測(cè)繪從業(yè)人員手中的智能設(shè)備充分運(yùn)用起來，比如將手機(jī)用于野外數(shù)據(jù)采集，促進(jìn)測(cè)繪行業(yè)的發(fā)展。

一、智能設(shè)備輔助外業(yè)數(shù)據(jù)采集的發(fā)展歷程及利用現(xiàn)狀

1.智能設(shè)備輔助外業(yè)數(shù)據(jù)采集的發(fā)展歷程

我們知道測(cè)繪行業(yè)中一直都有使用電子手簿（以下簡(jiǎn)稱手簿）等輔助進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集的歷史，比如本世紀(jì)初，全站儀實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)后，價(jià)格迅速下降，用全站儀進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集的方法在測(cè)繪行業(yè)得到了迅速推廣，由于當(dāng)時(shí)大部分全站儀均存在內(nèi)存較小、功能較為單一的問題，只能滿足測(cè)角、測(cè)距、測(cè)坐標(biāo)及施工放樣等基本功能，為滿足數(shù)字測(cè)圖外業(yè)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及圖形輸出等的需求，與全站儀配合使用的手簿、掌上電腦等輔助設(shè)備也應(yīng)運(yùn)而生。而隨著科技的發(fā)展，2010年左右GNSS-RTK（以下簡(jiǎn)稱RTK）也迅速得到普及，各類手簿逐漸智能化，這種智能化的手簿及后期出現(xiàn)的各類平板更是快速的在行業(yè)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。近年來手機(jī)、平板等設(shè)備也越來越智能化，也逐步用于輔助進(jìn)行各類地理信息的數(shù)據(jù)采集。

事實(shí)上，前幾年在全國(guó)進(jìn)行農(nóng)村土地確權(quán)及全國(guó)地理國(guó)情普查外業(yè)調(diào)繪時(shí)IPAD等智能設(shè)備便廣泛用于外業(yè)數(shù)據(jù)采集，比如很多地區(qū)在進(jìn)行外業(yè)調(diào)繪時(shí)提前將調(diào)繪區(qū)域的數(shù)字正射影像（DOM）導(dǎo)入到IPAD等智能設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比進(jìn)行調(diào)繪，極大的提升了調(diào)繪的效率，為測(cè)繪事業(yè)做出了巨大貢獻(xiàn)。

2.手機(jī)等智能設(shè)備輔助外業(yè)數(shù)據(jù)采集利用現(xiàn)狀

近幾年由于科技的發(fā)展，智能手機(jī)的功能已得到了前所未有的提升，借助與各類功能APP，智能手機(jī)基本上可以做到“無(wú)所不能“。相比較RTK手簿、IPAD和平板電腦，手機(jī)由于尺寸更小、重量更輕、更易于攜帶，因此部分儀器廠家或軟件開發(fā)商已經(jīng)逐步將部分特殊軟件轉(zhuǎn)移至智能手機(jī)上。

比較典型的如美國(guó)的Trimble（天寶）公司便將其開發(fā)的Trimble Penmap等軟件開放授權(quán)至部分普通智能手機(jī)上。用普通智能手機(jī)和RTK接收機(jī)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和圖形處理的工作。

國(guó)內(nèi)的一些服務(wù)商也采用了相同的策略。比如奧維互動(dòng)地圖便可直接安裝在普通智能手機(jī)上，進(jìn)行一些對(duì)定位精度要求不高的數(shù)據(jù)采集，如污染源調(diào)查等。有如南方測(cè)繪集團(tuán)也將其開發(fā)的工程之星（當(dāng)前最新版本為5.0）授權(quán)至部分普通智能手機(jī)上。換言之，即用普通智能手機(jī)取代原來專用的手簿進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

這樣做的好處至少有以下幾點(diǎn)：

（1）提高了智能手機(jī)的利用效率。

“Less is more”是路德維?！っ芩埂し驳铝_在建筑領(lǐng)域提出的觀點(diǎn)，不過這樣的觀點(diǎn)用于測(cè)繪行業(yè)也同樣適用。

隨著藍(lán)牙和WIFI技術(shù)的發(fā)展。手簿具有的功能，智能手機(jī)也有，而且手機(jī)比手簿更輕！于是早期手簿取代了手機(jī)的部分功能，而現(xiàn)在反過來了，手機(jī)有了取代手簿的趨勢(shì)！

（2）節(jié)約了企業(yè)的成本。

當(dāng)前一個(gè)國(guó)產(chǎn)的RTK的手簿價(jià)格基本上都在3000元以上，而進(jìn)口手簿的價(jià)格高的甚至接近10000元，其價(jià)格相對(duì)于大部分智能手機(jī)而言已高出不少。如果能廣泛推廣這些授權(quán)，對(duì)降低測(cè)繪企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本來說是有一定幫助的。

（3）催化智能手機(jī)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

前已述及，當(dāng)前普通智能手機(jī)已經(jīng)可以取代RTK的手簿輔助進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，而對(duì)于一些對(duì)精度要求不高的測(cè)繪，GNSS手持機(jī)（以下簡(jiǎn)稱手持機(jī)）的精度便足以滿足這樣的要求，而通過對(duì)比我們知道智能手機(jī)、IPAD或平板其他具有定位功能的智能設(shè)備與手持機(jī)在外觀上目前已經(jīng)沒有太大的區(qū)別，而且這些智能設(shè)備都具有定位功能，唯一的弱點(diǎn)就是定位精度比手持機(jī)要略低（目前手持機(jī)定位精度已經(jīng)可以達(dá)到亞米級(jí)，甚至厘米級(jí);而普通智能設(shè)備定位精度只能達(dá)到米級(jí)），于是一個(gè)必然的發(fā)展趨勢(shì)就是二者融合發(fā)展：

（1）手持機(jī)越來越像智能手機(jī)。目前國(guó)內(nèi)外一些廠家生產(chǎn)的GNSS手持機(jī)外觀和功能與普通智能設(shè)備十分相似便是明證。

（2）2020年6月23日上午，中國(guó)北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星成功發(fā)射，意味著北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)全球組網(wǎng)成功！可以預(yù)見智能手機(jī)的定位精度在北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)助力下則會(huì)越來越高。

二、手機(jī)等智能設(shè)備定位精度淺析及輔助數(shù)據(jù)采集的發(fā)展前景

1、手機(jī)等智能設(shè)備定位精度淺析

經(jīng)過實(shí)測(cè)，筆者發(fā)現(xiàn)在小米6手機(jī)上安裝工程之星5.0 后可以得到單點(diǎn)解，我們知道單點(diǎn)解的精度即為米級(jí)。由此大體可以推斷當(dāng)前大部分智能手機(jī)的定位精度都應(yīng)該在米級(jí)。這樣的精度對(duì)于一些對(duì)精度要求不高的數(shù)據(jù)采集是足以勝任的，如前所述的污染源調(diào)查。而對(duì)于1：2000以上的大比例尺地形圖的數(shù)據(jù)采集則顯得有點(diǎn)無(wú)能為力。具體原因何在呢？

研究結(jié)果顯示：手機(jī)等智能設(shè)備的天線增益損失高達(dá)11dB;而最低端的測(cè)繪級(jí)天線損失都不到1dB。這意味著，相對(duì)于手持機(jī)的行業(yè)天線，手機(jī)等智能設(shè)備的天線只能捕捉到8%的衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度，因此很難保持對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的鎖頻。同時(shí)，手機(jī)等智能設(shè)備天線的線性極化特性導(dǎo)致它的抗多路徑效應(yīng)能力非常弱。所以普通智能手機(jī)很難達(dá)到手持機(jī)那樣厘米級(jí)的精度。

2、手機(jī)等智能設(shè)備輔助數(shù)據(jù)采集的發(fā)展前景

研究顯示，普通智能手機(jī)是可以達(dá)到厘米級(jí)定位精度的，不過大概需要400秒的時(shí)間，如果要快速達(dá)到厘米級(jí)定位，可以采用的方法主要有兩種：一是增加衛(wèi)星的數(shù)量，二是使用雙頻GNSS芯片;前者不易在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)，后者則會(huì)提高智能手機(jī)的成本。

未來隨著手機(jī)天線質(zhì)量的改善，以及芯片性能的提升，在手機(jī)終端實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)定位精度，將不再只是一個(gè)夢(mèng)想，因此也將催生出大量的手機(jī)端高精度定位方面的應(yīng)用，比如大比例尺測(cè)圖。

手機(jī)等智能設(shè)備的潛力還遠(yuǎn)沒有被發(fā)掘出來，隨著5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可以預(yù)見必然給測(cè)繪產(chǎn)業(yè)注入新的活力，這些智能設(shè)備也必將在基于位置服務(wù)的各種應(yīng)用場(chǎng)景中發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔健，張?jiān)賯b，周磊，張子民.基于安卓手機(jī)的地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)采集方法與應(yīng)用[J].山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，31（03）：224-230.